ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА ЗОЛОТО-БОР Российский патент 2009 года по МПК C25D3/62 

Изобретение относится к области гальванотехника, в частности к осаждению покрытий сплавом золото-бор, и может быть использовано в различных отраслях промышленности в качестве материала, обладающего высокой износостойкостью.

В промышленности появилась необходимость увеличения износостойкости различных материалов на основе золота.

Увеличение износостойкости материала на основе золота можно достигнуть за счет легирования их металлами и (или) неметаллами.

Известны электролиты для нанесения сплавов на основе золота с кобальтом, сурьмой с целью получения покрытий, обладающих высокой износостойкостью, следующего состава, г/л:

1.Дицианоаурат калия 4,5-5,5, калий сурьмяновиннокислый 0,25-0,45, калий цианистый 10-15, калий углекислый 15-20, температура электролита 20-30, катодная плотность тока 0,15-0,3 А/дм²;

1.Дицианоаурат калия 8-16, сульфат кобальта 0,5-2, однозамещенный цитрат калия 60-100, гидрат пиперазина 4-10, температура электролита 28-32, катодная плотность тока 0,6-0,9 А/дм².

(Электроосаждение металлических покрытий. Справочник. / М.А.Беленький, А.Ф.Иванов. - Металлургия, 1985. - 288 с.)

Однако покрытия, осажденные из данных электролитов, имеют недостаточную износостойкость.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится электролит для осаждения сплава золото-медь следующего состава, г/л:

соль золота 3-8 соль меди 10-12 калий железистосинеродистый 100-250 калий углекислый 30-40 калий сернокислый 20-40 полиэтиленполиамин 0,1-1,5

Режимы электролиза: рН 9,0-9,5, температура 18-30°C, катодная плотность тока 0,1-0,25 А/дм². (А. с. 859486, МКИ С25D 3/62. Электролит для осаждения покрытий из сплава золото-медь. / И.Д. Кудрявцева, Н.М.Сербиновская, Л.Н.Букас, В.А.Морозов, В.М.Лупандина. - №2868165/22-02; Заявл. 02.11.79; Опубл. 30.08.81; Бюл. №32. - 3 с.) Однако покрытия, осажденные из данного электролита, имеют недостаточную износостойкость.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение износостойкости сплава.

Поставленная задача достигается тем, что в состав электролита, содержащий золотохлористоводородную кислоту, калий железистосинеродистый, калий сернокислый, поташ, дополнительно вводят соль анионного полиэдрического бората общей формулой M_z C_n В_m Н_х (где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10, 12, х=8, 10, 12) при следующем соотношении компонентов, г/л:

золотохлористоводородная кислота (в пересчете на металл) 8-12 калий железистосинеродистый 150-200 калий сернокислый 40-50 поташ 40-50 соль анионного полиэдрического бората общей   формулой M_z C_n В_m Н_х (где М - натрий, калий или   аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10, 12, х=8, 10, 12) 2,9-4,3

Режимы электролиза: рН 9,0-9,5, температура 18-30°C, катодная плотность тока 0,1-0,2 А/дм² при перемешивании.

Наличие борсодержащей добавки в электролите позволяет электроосаждать сплав золото-бор с высокой износостойкостью.

Пример 1. Электролит готовили следующим образом. В горячей воде отдельно растворяли поташ и железистосинеродистый калий, сливали их вместе, а в полученную смесь вводили золотохлористоводородную кислоту. После кипячения в течение 15 мин на газовой горелке отфильтровывали осадок гидроокиси железа, к фильтру приливали раствор сернокислого калия и продолжали кипячение в термостате, залитом силиконовым маслом (температура масла 170-180°C), при постоянном перемешивании в течение 6-8 ч. После кипячения раствор фильтровали, рН доводили до заданного значения концентрированной соляной кислотой или раствором гидроксида натрия и вводили борсодержащую добавку.

Приготовление остальных электролитов, включающих среднее, верхнее и заграничные концентрации компонентов, которые приведены в табл.1, производили по методике, описанной выше. А значения износостойкости покрытий, осажденных из каждого электролита, приведены в табл. 2 соответственно.

Сравнительные эксплуатационные характеристики электролитов и физико-механические свойства сплава золото-бор, осажденных при температуре (18-30°C) из предлагаемого электролита и из прототип золото-медь приведены в табл.2.

Граничные концентрации компонентов электролита выбраны по следующим соображениям:

1) увеличение содержания золота в электролите выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;

2) уменьшение содержания золота в электролите ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и увеличению уменьшения износостойкости;

Таблица 1 Составы электролитов и режимы электролиза Состав электролитов и режимы электролиза Концентрация компонентов, г/л   1 2 3 4 5 прот золотохлористоводородная кислота (в пересчете на металл) 6 8 10 12 15 10 медь сернокислая (в пересчете на металл - - - - - 12 калий железистосинеродистый 120 150 175 200 250 175 калий сернокислый 30 40 45 50 60 45 поташ 30 40 45 50 60 45 Соль анионного полиэдрического бората общей формулой М_z C_n В_m Н_х (где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10,12, x=8, 10, 12) 2,4 2,9 3,5 4,3 4,7 - pH электролита 8,5 9 9,2 9,5 10 9,2 Температура, °C 16 18 25 30 35 25 Катодная плотность тока, А/дм² 0,05 0,1 0,15 0,2 0,3 0,2

3) увеличение содержания калия железистосинеродистого в электролите выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;

4) уменьшение содержания калия железистосинеродистого ниже нижнего предела указанной концентрации приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;

5) увеличение содержания калия сернокислого выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;

6) уменьшение содержания калия сернокислого Б ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;

7) увеличение содержания поташа выше верхнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;

8) уменьшение содержания поташа ниже нижнего заявляемого предела приводит к ухудшению качества покрытия и уменьшению износостойкости;

9) увеличение содержания соль анионного полиэдрического бората выше верхнего заявляемого предела приводит к уменьшению износостойкости;

10) уменьшение содержания соль анионного полиэдрического бората ниже нижнего заявляемого предела приводит к уменьшению износостойкости.

Таблица 2 Физико-механические свойства покрытий Характеристики электролитов и сплавов золото-бор и золото-медь Электролиты 1 2 3 4 5 прот Износостойкость сплава золото-бор по отношению к чистому золоту, МПа 14 17 19 22 16 15 Микротвердость, ГПа 270 310 340 370 390 260 Сцепление с основой из стали, меди и ее сплавов Удовлетворяет ГОСТ 9.302-84 Содержание бора, мас.% 1,7 2,1 2,9 3,6 3,9 - Содержание меди, мас.% - - - - - 20 Стабильность, % 100 100 100 100 100 100

Как видно из табл.2, износостойкость сплава золото-бор, осажденного из заявляемого электролита, превышает износостойкость сплава золото-медь, осажденного из прототипа, в 1,2-1,3 раза при сохранении основных физико-механических свойств покрытий.

Это позволяет расширить область применения сплава золото-бор в качестве износостойкого покрытия в машиностроении.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в различных областях промышленности, где необходимо применять изделия с высокой износостойкостью. Электролит содержит, г/л: золотохлористоводородную кислоту 8-12, калий железистосинеродистый 150-200, калий сернокислый 40-50, поташ 40-50, соль анионного полиэдрического бората общей формулой M_z C_n В_m Н_х (где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10, 12, x=8, 10, 12) 2,9-4,3. Технический результат - повышение износостойкости. 2 табл.

Электролит для осаждения сплава золото-бор, содержащий золотохлористоводородную кислоту, калий железистосинеродистый, калий серно-кислый, поташ и воду, отличающийся тем, что для увеличения износостойкости сплава электролит дополнительно содержит соль анионного полиэдрического бората при следующем соотношении компонентов, г/л:
золотохлористоводородная кислота (в пересчете на металл) 8-12 калий железистосинеродистый 150-200 калий серно-кислый 40-50 поташ 40-50 соль анионного полиэдрического бората общей формулы   М_z С_n В_m Н_х, где М - натрий, калий или аммоний, z=1, n=0, 2, m=3, 9, 10, 12, x=8, 10, 12 2,9-4,3